总体变形分析按隧道的初期支护变形分级标准与可接受准则对兰渝线变形达到Ⅰ级的隧道进行分类梳理。统计分析表明，当最大主应力与隧道轴线呈大夹角时，大变形出现的频率为100%。统计分析表明，软岩大变形发生频率为64.3%，软岩夹中硬岩为30.3%，因此岩层强度是产生大变形的主要因素。兰渝线大变形隧道的统计结果表明，薄层岩体大变形出现频率为82.1%，中厚层为17.9%，厚层及以上一般不会出现大变形。表3.4各因素对围岩变形的影响程度统计分析续表......
2023-09-21
挤压性围岩隧道的稳定性控制|变形破坏特性及控制技术
【摘要】：兰渝线围岩软弱破碎，自稳能力差，遇水易软化，受地应力和地质构造等影响，在传统锚喷复合式衬砌结构即单层支护单层衬砌施工时，往往会出现支护变形过大的现象，此时如过早施作二次衬砌则会使二次衬砌受力过大而出现开裂破损，如过晚施作二次衬砌则出现初期支护变形过大而无法保证隧道的结构稳定性。但对挤压性围岩隧道而言，隧道围岩级别越低，其选择的支护参数越高，有时需要几种支护措施联合使用。
兰渝线围岩软弱破碎，自稳能力差，遇水易软化，受地应力和地质构造等影响，在传统锚喷复合式衬砌结构即单层支护单层衬砌施工时，往往会出现支护变形过大的现象，此时如过早施作二次衬砌则会使二次衬砌受力过大而出现开裂破损，如过晚施作二次衬砌则出现初期支护变形过大而无法保证隧道的结构稳定性。
为此，项目研究团队在兰渝铁路建设过程中，在分析挤压性围岩隧道工程地质特征及变形破坏特征的基础上，基于“抗放结合，前期控制性释放为主”原则，结合支护体系刚柔并济的特点，特别是在多重联合支护施工理念的基础之上，创造性地提出了预应力锚索快速锚固与预留张拉的“四维”施工技术、排架式结构初期支护技术、预留空间和超前导洞应力释放技术、特殊结构的平衡施工技术及背靠背施工技术等解决思路与方法，以期保持隧道的稳定。
(1)多重支护
预留足够的允许变形量和二次支护空间，在超前支护或初期支护下，开挖后先设置第一层支护，约束围岩初期变形;而后在距掌子面后方一定距离设置第二层支护，使隧道稳定，从而控制围岩大变形。
本方法在支护及衬砌结构施工时采用双层支护、双层衬砌的结构形式，或是根据工程现场实际情况进行“双层支护+单层衬砌”“单层支护+双层衬砌”等形式的组合。双层支护即采用两层锚喷支护作为初期支护，分层施作，逐步释放变形及应力，待初支变形稳定后施作二次衬砌;双层衬砌即采用双层模筑混凝土作为二次衬砌，第一层二次衬砌可及时施作以抵御较大的变形，第二层二次衬砌可作为预留补强的空间或安全储备。
(2)联合支护
传统的软岩隧道初期支护形式包括格栅刚架支撑喷射混凝土和钢拱架支撑喷射混凝土等方式。但对挤压性围岩隧道而言，隧道围岩级别越低，其选择的支护参数越高，有时需要几种支护措施联合使用。如在支护体系中加入长锚杆(索)，将不稳定的外部岩层锁固在坚硬的内部岩层中，充分地发挥岩体的自承潜力，调节和提高岩体的自身强度和自稳能力;增加纵向分配梁，变单个H钢拱架独立受力为所有H型钢拱架共同受力，形成排架式结构，实现了荷载的纵向传递，减少了围岩的水平收敛和竖向沉降。
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表1.1列出了国内外典型的挤压性围岩隧道。由此可见，高地应力软岩地质环境引起的挤压大变形破坏是一种严重的工程地质灾害。目前，对围岩挤压性大变形问题的研究，主要依靠归纳、总结及工程类比等方法，其中的主要问题集中在软岩的定义和分类、大变形的定义、机制和分级等几个方面。何满潮等将围岩大变形的判据分为定性方法和定量方法，并给出了日本学者对日本国内挤压性围岩特点及大变形判别研究方面的统计性结果。......
2023-09-21
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为控制围岩变形，保证支护的稳定，项目研究团队研究提出了适合大跨段的多重锁固支护施工技术。1)技术特点强挤压围岩隧道多重锁固支护施工的技术关键点为:排架式结构技术、压浆剂快速锚固锚索技术、锚索预留低预应力柔性张拉技术、三层支护技术。图6.10大跨多重锁固支护示意图图6.11排架式结构支护示意图具体实施步骤如下:①先进行多台阶分部开挖。......
2023-09-21
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水压致裂法地应力测量是利用一对可膨胀的橡胶封隔器，在预定的测试深度内封隔一段钻孔，然后泵入液体对该段钻孔施压，根据压裂过程曲线的压力特征值计算地应力。水压致裂法地应力测量时，破裂缝产生在钻孔岩壁上拉应力最大的部位。综上所述，水压致裂法地应力测量中，可根据试验过程中得到的相关数据来确定钻孔最大、最小水平主应力大小，同时可以根据印模器记录的裂纹破裂方向确定最大水平主应力的方向。......
2023-09-21
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挤压性围岩隧道变形破坏特性控制技术-有限差分详细阅读
参考FLAC3D手册中Burgers蠕变模型阐述，对考虑含水损伤的非线性黏弹塑性蠕变模型进行有限差分形式的转化。由于本模型可能产生塑性应变，因此Kelvin体球应变张量增量可用如下公式计算:综上，本蠕变模型的应力-应变关系可用式和式进行表征，以上差分形式可以和FLAC3D软件的指针相对应。通过相应指针读取应力张量的各个分量，根据公式—式则可求出应力强度q。......
2023-09-21
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挤压性围岩隧道变形破坏特性及控制技术解析详细阅读
由图可知，隧道开挖后5 d，围岩变形为27.07 cm;开挖后10 d围岩变形为40.78 cm;开挖后20 d，地应力释放基本完成，但围岩变形仍然以恒定速率持续发展。开挖后10 d施作二次支护，5 d后围岩与支护结构开始发生相互作用，在支护约束作用下围岩变形不再发展，为一水平直线。自然状态隧道开挖后5 d、10 d、15 d围岩变形分别为2.4 cm、3.8 cm、4.7 cm;饱和状态隧道开挖后5 d、10 d、15 d围岩变形分别为3.2 cm、4.96 cm、6.14 cm。......
2023-09-21
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计算模型在隧道围岩黏弹性分析时，为了简化运算，假设洞室截面为圆形，对于矩形或直墙拱顶的洞室采用相似变换将隧道形状作等代处理，等代圆的当量半径可按下式计算:式中:B——隧道断面最大宽度;H——隧道最大高度。取静水压力状态，洞室压力为p0，开挖半径为a，支护结构半径为b，计算模型如图5.1所示。从式(5.5)可以看出，开挖面掘进速度v越快，则p越大，释放掉的应力越小。......
2023-09-21
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挤压性围岩隧道的变形破坏控制技术详细阅读
隧道开挖后出现严重的大变形，变形速率快，变形量大。监测资料显示围岩随着变形持续时间加长，表现出明显的流变效应。支护参数与开挖工法经过多次调整，效果有限，仍无法全面控制围岩变形。②考虑围岩的蠕变特性，视围岩为黏弹塑性体，研究围岩位移、应力及塑性区随时间的变化规律。计算过程中通过布设测点监测位移及应力场随时间发展的变化规律。岩体力学参数采用现场原位测试的结果，蠕变参数采用第4章反演分析得到的结果。......
2023-09-21
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